本发明涉及地聚物基建筑材料，尤其是涉及一种超高延性地聚物再生混凝土及其制备方法。
背景技术：
1、地聚物混凝土是一种新型建筑环保材料，具有快速凝结和早期强度高的特点，同时还具备出色的耐火性、耐酸腐蚀性和抗冻融性等优异性能。
2、地聚物混凝土的制备原料来源广泛，主要来源于工业固体废料。
3、区别于传统混凝土，地聚物混凝土的液化过程需要合适的碱激发剂进行活化，相同等级下的地聚物混凝土成本较普通混凝土低11%左右。
4、此外，大量的建筑垃圾，经过对回收和再利用的废弃混凝土一系列工艺处理得到的改性再生砂能够在很大程度上替代天然砂，进一步降低混凝土制备成本。
5、因此将地聚物与再生砂结合制备混凝土，不仅可以节约成本，也可实现建筑材料的低碳制备。
6、然而，地聚物混凝土却如普通水泥一样是一种高脆性材料，抗拉性能和延性较差，制约了地聚物混凝土的应用。
7、地聚物混凝土的脆性主要是由于材料在承受荷载作用时缺少传统混凝土中胶凝材料和骨料之间的缓冲作用，需要进行掺加原料进行试验来补充这种缓冲作用。
8、一般再生砂是由废弃混凝土经过处理得到的，其形状和大小可能会有较大的变化和不均匀性，这会导致在地聚物中存在颗粒聚集、空隙或不均匀分散的问题，影响地聚物的物理力学性能。因此需要对再生砂进行改性处理来改善再生砂的颗粒形状。
9、此外，进一步提高地聚物混凝土韧性的方法是在混凝土基体中加入具有较高延伸率的短切纤维。
10、uhdc(ultra-high ductile concrete，uhdc)是一种具有卓越工程性能的新型建筑材料，经过优化材料组成、控制颗粒级配和添加短切聚乙烯纤维，在受拉伸荷载作用下能够表现出多缝稳态开裂的特性。
11、这种多缝稳态开裂的特性使得uhdc能够承受更大的变形，从而提高了结构的延性和塑性变形能力。
12、如能借鉴uhdc的纤维增韧强化方法，并配合改性再生砂对基体的缓冲作用，得到具有高变形能力的地聚物混凝土对于其推广应用具有重要意义。
13、专利1（陈加耘，李兵，陈栋，磨细高钛矿渣粉煤灰复合高性能混凝土，cn101514088a，20081008）公布了一种掺入高钛矿渣、粉煤灰而后通过机械或物理活化制备而成的高性能混凝土，该发明的高性能混凝土其高性能表现在抗压强度高，干缩性能优异。
14、但其抗拉强度、韧性及抗裂性能没有提升。
15、专利2（范小春，张宇，汪阳，一种矿渣粉煤灰基碱激发胶凝材料及其制备方法，cn115259702a，20221096）公布了一种以矿渣和粉煤灰为主要灰体材料经碱激发剂活化制备成胶凝材料，该发明的胶凝材料的抗压强度有所提高，但没有利用矿渣粉煤灰的胶凝体系来提高其抗拉强度，增韧效果不明显。
16、专利3（白礼太，范兴木，张鹏，马超，王斌，马露，高勇，一种矿渣-粉煤灰基地聚物复合胶凝材料的制备方法，cn116751001a，20231083）公布了一种掺合料以矿渣为主，辅以粉煤灰为改性材料，并加入聚丙烯醇纤维制备成一种地聚物复合胶凝材料，其抗压强度与抗折强度较普通混凝土有所提高，但并未增强其抗拉强度及韧性方面。
17、现有技术中采用地聚物作为胶凝材料，并采用再生细骨料制备高延性混凝土的记载很少，如何利用地聚物和再生细骨料制备超高延性混凝土，实现固体废弃物的大宗利用，提高建材绿色低碳化，具有重要意义。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种超高延性地聚物再生混凝土及其制备方法，本发明通过对地聚物混凝土进行纤维增韧处理，并配合经工艺处理得到的改性再生砂，经陶瓷颗粒的引导分布形成缓冲层从而缓解砂料和胶凝材料之间的摩擦和冲击，改善地聚物混凝土的脆性，进而制备一种低碳经济、力学性能优异的具有应变硬化特性的超高延性矿渣-粉煤灰基地聚物再生混凝土，实现了工业固体废料和废弃混凝土的循环利用。
2、具体的，本发明超高延性地聚物再生混凝土，由如下重量份原料组成：矿渣粉400-560份，粉煤灰600-750份，改性再生砂430-970份，聚乙烯纤维8-20份，氢氧化钠溶液10-20份，水玻璃25-50份，陶瓷颗粒40-90份，减水剂5-10份，水230-430份。
3、优选的，所述改性再生砂制备工艺为：
4、a.将废弃混凝土利用旋回破碎机进行首次破碎，
5、b.将步骤a首次破碎得到的碎块经过反击式破碎机进行二次破碎处理，筛分，得到直径小于4.75mm的骨料，
6、c.将步骤b所得骨料进行磁选除铁，
7、d.将磁选除铁后的骨料洗涤、烘干，
8、e.将烘干后的骨料放置在时效热处理炉中进行热处理，即得。
9、优选的，步骤d烘干采用电热鼓风干燥箱。
10、优选的，步骤e热处理温度为200-350℃，通过热胀冷缩效应改善再生砂的颗粒形状，提高材料的均匀性和性能稳定性。
11、优选的，所述陶瓷颗粒的粒径为0.5-1.0mm。
12、优选的，所述减水剂为木质素磺酸盐。
13、优选的，所述矿渣粉等级为s105，密度≥2.8g/m3，比表面积≥700m2/kg。矿渣可在碱激发剂的活化下与粉煤灰形成胶凝产物，促进混凝土早期的强度发展。
14、矿渣比表面积大，具有良好的流动性和吸附性，能更好的填充因碱激发剂造成混凝土内部大量细小的孔隙；矿渣表面活性高，地聚物混凝土中掺入一定量的矿渣后，可以显著提高其反应活性；矿渣中ca2+含量较高，可与碱激发剂中的oh-反应生成 c-s-h 凝胶，使地聚物的微观结构更致密，从而有助于抗压强度的提高。
15、优选的，所述粉煤灰为f类粉煤灰，粒径范围为50-400μm，比表面积≥600m2/kg。
16、粉煤灰与碱激发剂的活化反应稳定，粉煤灰中的硅铝氧化物与碱激发剂反应生成水化硅酸钙（c-s-h）的凝胶结构，有助于增强混凝土的强度和耐久性。
17、粉煤灰的粒径小，可填充混凝土中细小孔隙，减少混凝土的收缩和裂缝的产生；同时粉煤灰中的高硅酸含量和球形颗粒结构可有效改善混凝土的渗透性和开裂倾向，防止外界侵蚀物质的渗入，有效降低混凝土的腐蚀、开裂和老化的风险。
18、粉煤灰还能够吸附和稳定有害物质，如重金属离子，减少它们对混凝土的损害。
19、适量的粉煤灰掺量还可降低基体与纤维之间的摩擦粘结强度，有利于纤维在基体中的滑移。
20、因此掺入适量的粉煤灰会使混凝土有更高的强度与韧性。
21、本发明改性再生砂经首次破碎、二次破碎、磁选、洗涤干燥、热处理所得到，首先将得到的废弃混凝土进行首次破碎，使用旋回破碎机将废弃混凝土打碎为碎块，将得到的碎块通过反击式破碎机进行二次破碎处理，使用细网筛进行筛分，得到直径小于4.75mm的骨料。
22、随后将所得骨料置于滚筒式磁选机的进料口进行磁选分离，装料时确保均匀分布。
23、在磁选机的作用下，附着在滚筒表面的含铁杂质会被磁力所吸附，随着滚筒的旋转，含铁杂质会被带到滚筒式磁选机的非磁性区域。
24、在非磁性区域内，含铁杂质会失去磁力吸附脱离滚筒表面，骨料会继续前进至滚筒式磁选机的出料口排出。将磁选后的骨料进行洗涤，去除表面的杂质和有机物，使用烘干设备进行烘干处理。
25、将经洗涤脱水后的骨料装载时效热处理炉的进料口进行热处理，封闭设备并确保温度控制系统正常工作。
26、启动时效热处理炉，将温度逐渐提高到设定的热处理温度。
27、维持设定温度一段时间，保持再生砂处于高温状态，以促使颗粒膨胀。
28、完成加热过程后，将温度逐渐降低，进行冷却过程，以使骨料颗粒收缩。
29、冷却完毕后，取出经过热处理的骨料，由此得到本发明所采用的改性再生砂。
30、该改性再生砂的粒径较小，细度模数在1.6-2.2，改性再生砂作为细骨料具有适当的粒度分布和较好的填充性能。
31、当改性再生砂被掺入地聚物混凝土中时，在陶瓷颗粒的引导分布下，其颗粒能够填充混凝土中的孔隙空间，减少混凝土的孔隙率，提高混凝土的致密性，增强混凝土的强度和耐久性。
32、同时，改性再生砂与胶凝材料之间形成的界面粘结作用是重要的缓冲机制，当改性再生砂与胶凝材料接触时，将形成一层薄膜覆盖在改性再生砂和胶凝材料表面，这种包覆作用在改性再生砂和胶凝材料之间形成了一个缓冲层，在材料承受荷载作用时缓解改性再生砂和胶凝材料之间的摩擦和冲击，提升了地聚物混凝土的延性和拉伸应变能力。
33、并且，本发明添加陶瓷颗粒可以填充砂料之间的空隙，填补不规则砂料之间的间隙，进一步改善改性再生砂颗粒形状的均匀性。
34、同时，陶瓷颗粒具有规则的形状和大小，添加到改性再生砂中可以引导砂料分布，使砂料在地聚物中分布更加均匀。
35、另外，将陶瓷颗粒掺加到地聚物中可以调节改性再生砂与地聚物之间的界面粘结作用。
36、适当的界面粘结作用可以改善改性再生砂与地聚物的粘合力和相容性，提高材料的强度和稳定性。
37、优选的，所述聚乙烯纤维长度为12-24 mm，直径为20-30μm，抗拉强度＞2800mpa，弹性模量＞100gpa。
38、本发明所采用聚乙烯纤维能在地聚物基体中形成致密的三维网状结构，通过纤维桥接效应可以有效控制混凝土裂缝的扩展，减少由荷载、温度变化等引起的裂缝产生；聚乙烯纤维的拉伸和屈服行为可以吸收部分能量，减缓应力的集中。
39、同时，聚乙烯纤维可与地聚物进行协同作用：因地聚物是一种高流动性的材料，聚乙烯纤维之间的空隙可由地聚物填充，还能将聚乙烯纤维均匀地分散在混凝土中，避免聚乙烯纤维团聚和沉积；地聚物也是一种具有高粘性的材料，聚乙烯纤维表面能够地聚物与形成良好的界面粘结作用，可有效地固定聚乙烯纤维的位置，提高聚乙烯纤维与基体的相互作用。因此聚乙烯纤维的掺加大幅度提升了地聚物混凝土的延性与拉伸应变能。
40、此外，纤维的掺量对超高延性矿渣-粉煤灰基再生混凝土的制备尤为重要，其表现在若纤维的掺量过小，混凝土的延性提升不明显，对微小裂缝的扩展难以限制；若纤维的掺量过大时，其表现在制备过程中加入纤维后的浆体流动性差，纤维在浆体的搅拌过程中会出现结团现象，搅拌难以继续进行，当此种混凝土浇筑成型后，基体内部因大量孔隙结构的存在而难以致密。
41、纤维的长度也是制备超高延性矿渣-粉煤灰基再生混凝土的关键，其表现在若纤维的长度过短时，基体产生裂缝时纤维易被拨出；若纤维的长度过长时，浆体内的纤维因缠绕易发生结团现象，浆体流动性变差，难以搅拌制备。
42、优选的，所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙的至少一种。
43、本发明所采用的减水剂为木质素磺酸盐，与常用聚羧酸系减水剂有所不同，木质素磺酸盐可以在碱性环境中稳定发挥作用。
44、木质素磺酸盐掺入后对矿渣、粉煤灰的颗粒产生分离作用和滑移作用，有利于经碱激发剂活化形成的胶凝体系的解体，提高混凝土的可加工性，促进混凝土的流动性和可塑性。
45、同时木质素磺酸盐是从纤维素材料中提取的天然产物，对环境友好，符合可持续发展的理念。
46、本发明还涉及上述超高延性地聚物再生混凝土的制备方法，具体的，具体制备步骤为：
47、1）将水玻璃、氢氧化钠溶液和水混合，搅拌均匀，陈化，得碱激发剂，
48、2）将矿渣粉、粉煤灰、改性再生砂、陶瓷颗粒、减水剂加入搅拌机进行低速搅拌，得干粉料，
49、3）向干粉料加入碱激发剂，低速搅拌，混合均匀，
50、4）将聚乙烯纤维少量多次加入，先低速搅拌，后高速搅拌，使纤维分散均匀，得混合料，
51、5）将混合料成型，塑料膜密封，脱模，养护，即得。
52、优选的，步骤1）陈化时间为20-30h。
53、优选的，步骤2）低速搅拌时间为1-3min，步骤3）低速搅拌时间为1-2min，步骤4）低速搅拌时间为2-4min，高速搅拌时间为1-2min。
54、优选的，低速搅拌转速为140±10r/min，高速搅拌转速为250±10r/min。
55、优选的，步骤5）采用振捣成型，振捣时间为3-4min，养护为标准养护至28d。
56、本发明具有以下技术优势：
57、1.本发明通过掺加改性再生砂和聚乙烯纤维对地聚物混凝土进行增韧处理，配合基体与改性再生砂的缓冲机制，利用基体与聚乙烯纤维的界面粘结作用，材料拉伸应变能力可达8%，解决了地聚物混凝土高脆性的问题；
58、2.本发明采用的矿渣粉具有良好的分散性和吸附性，可以填充和改善碱激发剂活化后在胶凝材料内部形成的细小孔隙，提升材料在受力时抑制裂缝扩展的能力，解决了地聚物混凝土因结构不致密导致强度较差的问题；
59、3.本发明所使用的矿渣粉和粉煤灰来源于工业固体废料，再生砂来源于建筑垃圾废弃混凝土，将上述废料作为混凝土的材料来源不仅可以降低能耗，减少对环境的污染，同时也降低了超高延性地聚物基再生混凝土的制备成本。